¿Qué es el aporte de calor en la soldadura, su fórmula, calculadora en línea y unidad?

Entrada de calor en la soldadura y como calcularla

Calculadora de entrada de calor en línea

La entrada de calor en la soldadura influye en el área de la sección transversal de la soldadura. Las soldaduras de alto aporte de calor tienen un cordón de soldadura grande y, por lo general, para la soldadura por arco sumergido, logran una alta dilución; el enfriamiento lento asociado da como resultado el crecimiento de grano de austenita en la ZAT , lo que da una baja tenacidad. Si una soldadura por arco de alta entrada de calor tiene una forma estrecha y profunda, esto puede contribuir a un riesgo de agrietamiento por solidificación. Las soldaduras de bajo aporte de calor, como las soldaduras de múltiples pasadas, tienen cordones de soldadura más pequeños. El enfriamiento rápido puede generar zonas duras y frágiles en la ZAT y un riesgo de agrietamiento por hidrógeno , lo que significa que la entrada de calor debe controlarse o precalentarse.

El calor se puede transferir técnicamente a la materia de tres formas diferentes dependiendo del estado agregado del material como:

  1. Conducción
  2. Convección y
  3. Radiación

En las juntas de soldadura, la mayor parte de la transferencia de calor se produce por conducción. No todo el 100% del calor se transfiere al baño de soldadura debido a las pérdidas de calor que se producen durante la transferencia de calor.

Importancia del aporte de calor

Para la mayoría de los aceros al carbono, aceros de baja aleación, aceros al Cr-Mo así como aceros inoxidables, se debe evitar el enfriamiento brusco por el calor de la soldadura. Debido al riesgo de endurecimiento, agrietamiento, cambio en el metal de soldadura y microestructura HAZ, etc. Dependiendo del tipo de material, su espesor y entrada de calor, se requiere el mantenimiento de una temperatura de precalentamiento más baja y un entrepaso superior. Para tales materiales, la entrada de calor se elegirá para que se adapte al proceso de soldadura.

El aporte de calor durante la soldadura puede verse como un factor de influencia principal en las propiedades de las soldaduras de acero inoxidable ferrítico y ferrítico-austenítico en particular. Esto influye en el ciclo de tiempo / temperatura que se produce durante la soldadura.

Fórmula y cálculo de entrada de calor en ASME Sección IX y AWS D1.1

La entrada de calor se considera una variable esencial complementaria en la sección IX de BPVC ASME . Por lo tanto, para un WPS que requiera pruebas / tenacidad CVN , el aumento en la entrada de calor se considerará como la Variable Esencial. La cláusula QW 409.1 es aplicable a los procesos SMAW , GTAW , GMAW (MIG-MAG)SAW , FCAW , PAW y EGW y estará determinada por:

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Donde la velocidad de desplazamiento está en pulgadas / minuto o mm / min. Usando un factor de dividendo de 1000, el valor de entrada de calor obtenido estará en kJ / pulgada o kJ / mm como se muestra a continuación:

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AWS D1.1 2020 Edition, cláusula 6.8.5 usa la misma ecuación que en ASME Sección IX dada anteriormente. Para los procesos de soldadura controlados por forma de onda, la entrada de calor se determinará mediante:

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Ejemplo:
1. Calcule la entrada de calor para un cupón de prueba de calificación de procedimiento soldado con un rango de corriente de 140 A a 190 A, 16-18 voltios y una velocidad de desplazamiento de 80 mm / min a 110 mm / min.

Solución:

Considerando la situación práctica aquí en este ejemplo, la entrada de calor tendrá dos valores como:

1. Entrada de calor mínima

2. Entrada máxima de calor

Para una entrada de calor mínima, tomaremos la corriente y el voltaje en el lado inferior, ya que es un factor de multiplicación, y la velocidad de desplazamiento en el lado superior, ya que la velocidad de desplazamiento es un factor de dividendo. Entonces,

Entrada de calor mínima (J / min) = (140 X 16 X 60) / 110    = 1221.8 J / min o 1.22 kJ / mm

Mientras que el

Aporte máximo de calor (J / min) =  (190 X 18 X 60) / 80       = 2565 J / min o 2.57 kJ / mm

Aquí, la unidad de velocidad de desplazamiento es pulgadas, la entrada de calor estará en julios / pulgada o kJ / pulgada.

Cálculo del aporte de calor según ISO / TR 18491: 2015 o EN 1011-1

Cuando se realiza una calificación WPS / PQR de acuerdo con las normas ISO / BS / EN o DIN como DIN EN ISO 15614-1, la entrada de calor se determinará mediante la siguiente fórmula:

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Donde

k es la eficiencia térmica para el proceso de soldadura que se muestra en la Tabla 1;

U es la tensión del arco que se mide lo más cerca posible del arco, en voltios;

I es la corriente de soldadura, en amperios;

V es la velocidad de desplazamiento en mm / s.

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